[发明专利]一种新体系锂电池及其制备方法

说明书

本发明属于锂电池技术领域，具体属于一种新体系锂电池及其制备方法。所述锂电池包括正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜以及有机电解液；正极是将含有正极活性材料Cr₃O₈的正极活性物质层涂布在集流体上制得的；负极的制备材料为金属锂或者锂合金。正极活性材料是纯Cr₃O₈或者Cr₃O₈的质量百分含量大于86％的铬系氧化物混合物。根据本发明得到的锂原电池，性能高，1C倍率下比能量可达520Wh/kg(目前商业化的锂‑二氧化锰电池在相同倍率下比能量为290Wh/kg)；贮存性能良好，可以在‑40℃至55℃的温度范围能正常使用，符合锂原电池的特性。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体属于一种新体系锂电池及其制备方法。

背景技术

锂原电池(锂一次电池)是以锂金属作为负极，固体电解质或溶于有机溶剂的盐类为电解质，气体、液体等可溶性正极或固体正极为正极活性材料。锂原电池体系包括锂-二氧化硫、锂-亚硫酰氯、锂-二氧化锰、锂-二硫化铁、锂-硫化铜、锂-氟化碳、锂-氧化铜、锂-五氧化二钒、锂-银钒氧化物、锂-碘电池。锂原电池的应用范围极为广泛，在家用领域、医疗领域、军事领域、航空航天领域都有广泛的应用，比如电子计算器、电子手表、电动玩具、手电筒、智能水表、车用ECT电源、心脏起搏器、定位发射器、通讯电台、夜视仪、水中兵器等等。随着电子产品的高功能化、医疗手段的进步、深海及航空航天探索的范围越来越广，对高性能锂原电池的需求也会越来越大。

然而，现有体系的锂原电池受限于体系本身的限制，能量密度、功率密度等性能很难再进行提高，比如商业化的锂-二氧化锰电池在1C倍率下能量密度最高为290Wh/kg左右，无法实现进一步的提升，因此为进一步实现锂原电池的高功能化，需要开发新的材料体系来实现。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新体系锂电池及其制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种新体系锂电池，所述锂电池包括正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜以及有机电解液；所述正极是将含有正极活性材料Cr₃O₈的正极活性物质层涂布在集流体上制得的；所述负极的制备材料为金属锂或者锂合金。

进一步的，所述正极活性材料是纯Cr₃O₈或者Cr₃O₈的质量百分含量大于86％的铬系氧化物混合物。

进一步的，所述正极活性物质层中除正极活性材料外，还包括导电剂和粘接剂，正极活性物质层中正极活性材料、导电剂和粘接剂的质量百分比为86～96：2～7：2～7。

进一步的，所述导电剂为碳黑、导电石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯砒咯烷酮、聚氨酯和聚酰胺中的至少一种。

进一步的，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯和聚丙烯复合膜、聚酰亚胺膜以及上述体系的陶瓷隔膜中的任意一种。

进一步的，所述有机电解液为锂盐有机电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂或者四氟硼酸锂；电解液溶剂为碳酸酯类溶剂、醚类溶剂和氟化溶剂。

更进一步的，本发明还公开了上述新体系锂电池的制备方法，包括如下步骤：

S1、在干燥间环境下，首先将含有Cr₃O₈的正极活性材料、导电剂、粘结剂按照比例混合均匀，加入适量溶剂连续搅拌至均匀，得到正极浆料；